Mạng 4G và những điều cần biết

Viettel bắt đầu thử nghiệm triển khai mạng 4G tại Vũng Tàu với gần 200 trạm BTS. Vậy mạng 4G là gì? Có những chuẩn 4G nào và khác với mạng 3G ra sao?

Mạng 4G là một bước nhảy vọt về tốc độ kết nối. Trong đó, LTE Advanced chính là chuẩn 4G thật

Lịch sử của 4G

Với những ứng dụng đa dạng như duyệt web tốc độ cao, điện thoại IP (VoIP), game, truyền hình độ nét cao, hội thảo video… 4G là công nghệ hứa hẹn tạo ra những bước đột phá mới về dịch vụ viễn thông.

Hiện có hai hệ thống 4G đã triển khai là chuẩn Mobile WiMAX (lần đầu tiên ở Hàn Quốc năm 2007) và chuẩn LTE, triển khai ở Na Uy năm 2009.

Chuẩn kết nối 4G được Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) chính thức thông qua vào 3-2008. Chữ “G” trong 4G tức “generation” (thế hệ), như vậy, đây là chuẩn kết nối thế hệ thứ 4 mới nhất, theo lý thuyết, có thể giúp các thiết bị di động như điện thoại thông minh, máy tính bảng… đạt tốc độ kết nối 100 Mbps và lên tới 1 Gbps khi không di chuyển.

Bắt đầu từ 2010, 4G đã trở thành công nghệ tiên phong, mở rộng khả năng truyền tải dữ liệu so với mạng 3G hiện tại

Ở thời điểm ra đời, chuẩn 4G vẫn còn tương đối xa vời khi hầu hết các quốc gia trên thế giới vẫn còn nhắm vào mục tiêu xây dựng hạ tầng mạng 3G, do chi phí ban đầu hợp lý cũng như hạ tầng công nghệ phù hợp hơn. Trong khi đó, gần đây, hệ thống thiết bị cũng như công nghệ đã có thêm nhiều cải tiến, cho phép triển khai 4G ngay trên nền tảng mạng 2G, 3G có sẵn nếu cần thiết nhằm giảm thiểu chi phí đầu tư, hoặc xây dựng hạ tầng mới nhằm tối ưu chất lượng dịch vụ và tránh xung đột, nhiễu giữa các hệ thống.

Sự khác biệt giữa 4G và LTE

LTE viết tắt của Long Term Evolution (Tiến hóa dài hạn), chưa phải là một công nghệ chuẩn 4G, thay vào đó chỉ là một chuẩn tiệm cận công nghệ mạng thứ tư. Trên thực thế, tuy điện thoại của bạn có thể hiển thị biểu tượng “4G” ở góc phải phía trên màn hình, nhưng thực chất lại không phải kết nối 4G theo chuẩn.

Khi Liên minh Viễn thông Quốc tế định chuẩn mức tốc độ 4G tối thiểu, các thử nghiệm thực tế vẫn chưa đạt được. Kết quả là, các nhà làm luật đã quyết định dùng LTE để gọi tên chuẩn công nghệ 4G, miễn là tốc độ mạng LTE khi triển khai phải vượt trội đáng kể so với 3G.

Ngay lập tức, các nhà cung cấp dịch vụ mạng nhanh tay sử dụng “4G LTE” vào trong các chiến dịch quảng cáo cho chuẩn kết nối thế hệ mới, cho dù trên thực tế vẫn chưa được tốc độ ngang mức ITU đặt ra.

Như vậy, LTE được quảng cáo là công nghệ mạng nhanh nhất hiện nay, nhưng thực ra LTE chỉ là một chuẩn kế tiếp lên 4G mà 3GPP thiết kế (nhóm phụ trách dự án chuẩn hóa và cải tiến công nghệ UMTS, một chuẩn 3G dành cho các mạng GSM toàn cầu).

Sự khác biệt giữa 4G và LTE rất tiếc lại không phải là tốc độ. Trong khi sự khác biệt giữa mạng 3G và 4G hoặc LTE là rất đáng kể, điều đặc biệt là tốc độ tải lên và tải xuống giữa các mạng mang danh 4G và mạng 4G “xịn” lại hầu như giống nhau.

3G và LTE tiếp tục song hành. LTE và lộ trình phát triển, nâng cấp lên LTE Advance, trong khi 3G sẽ được cải tiến để ngang ngửa với 4G

Ở thời điểm hiện tại, LTE được xem là chuẩn kết nối nhanh nhất dành cho các mạng không dây nhưng vẫn chưa phải mạng 4G thực thụ.

Hiện nay, hầu hết các thiết bị di động bán ra trên thị trường đều hỗ trợ công nghệ LTE để kết nối các dịch vụ 4G, một số máy thậm chí còn không trang bị chuẩn kết nối cũ 2G hoặc cả 3G. Thế hệ máy đầu tiên được trang bị LTE đều chỉ cho phép sử dụng trong vòng một vài giờ, nhưng tương lai, rất nhiều mẫu sản phẩm cải tiến sẽ giúp người dùng trải nghiệm LTE trong một hoặc hai ngày trọn vẹn sau mỗi lần sạc.

Nền tảng công nghệ triển khai 4G – LTE

LTE là một công nghệ mạng dễ triển khai, chất lượng tốt, mang đến tốc độ cao và độ trễ thấp ngay cả với khoảng cách xa. LTE hỗ trợ nhiều dải thông tần số khác nhau, như: 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, và 20MHz.

Mạng 4G là một bước nhảy vọt về tốc độ kết nối. LTE Advanced chính là chuẩn 4G thật

Tùy thuộc vào loại công nghệ LTE sẽ được triển khai, dải thông tần số này có đôi chút ý nghĩa khác nhau xét về mặt khả năng. Một nhà mạng có thể chọn triển khai LTE với băng tần nhỏ, sau đó nâng cấp lên khi lượng và mật độ thuê bao thay đổi.

Dữ liệu được gửi đi trên mạng 4G sử dụng công nghệ mạng chuyển mạch gói (packet-switching), so với công nghệ cũ sử dụng mạng chuyển mạch (circuit-switching). Dữ liệu sẽ được phân tán thành các gói nhỏ rồi chuyển tới địa chỉ cần gưi thông qua bất kì hướng dẫn truyền nào thuận lợi nhất.

LTE sử dụng hai loại giao diện không khí khác nhau, một dùng để tải xuống (từ tháp tới thiết bị) và một cho chiều tải lên (từ thiết bị tới tháp). Nhờ vậy, LTE có thể tối ưu hóa kết nối không dây theo hai chiều, với khả năng hỗ trợ thời lượng pin tốt hơn trên các thiết bị di động.

Với chiều tải về, LTE sử dụng giao diện không khí OFDMA (đa truy cập phân tầng theo tần số trực giao), ngược với các giao diện không khí CDMA (đa truy cập phân tầng theo mã) và TDMA (đa truy cập phân tầng theo thời gian) dùng từ năm 1990. OFDMA sử dụng công nghệ MIMO (đa nhập – xuất), giúp các thiết bị có vô số kết nối tới một điểm mạng, ổn định các kết nối và giảm độ trễ đáng kể. Nó cũng giúp tăng số lượng kết nối tới một điểm truy cập, có thể thấy lợi ích của MIMO trên các thiết bị mạng hỗ trợ chuẩn WiFi N. Tuy nhiên, có một điểm hạn chế đó là MIMO sẽ hoạt động tốt hơn khi các thiết bị nhận tín hiệu cách xa nhau. Ngược lại, khi dùng mạng LTE với các máy để gần nhau, tốc độ kết nối sẽ bị ảnh hưởng.

Làm sao dùng mạng 4G?

Để thiết lập kết nối mạng 4G, cần tới cả hai chiều: mạng hỗ trợ tốc độ cao và thiết bị hỗ trợ mạng này. Trước khi các nhà cung cấp dịch vụ có thể hỗ trợ tốc độ truy cập LTE trên toàn vùng hay lãnh thổ, chắc chắn trên thị trường sẽ xuất hiện làn sóng thiết bị đầu cuối có khả năng kết nối.

Tiếp đến, các nhà mạng sẽ từng bước chính thức cung cấp chuẩn kết nối mới một cách hạn chế trước khi quyết định phủ sóng toàn bộ.

Hiện có tới 7 tỉ thiết bị di động trên toàn thế giới và dự đoán tới 2020, con số này sẽ là 25 tỉ. Năm 2013, số lượt ứng dụng tải về thành công trên các thiết bị di động là trên 100 tỉ

LTE là một bước tiến đáng kể trong quá trình phát triển công nghệ hỗ trợ kết nối không dây, với ưu điểm vượt trội về tốc độ và tối ưu mạng. Tuy nhiên, liệu LTE có trở thành một câu chuyện thành công hay không trong ngành công nghiệp di động vẫn cần thời gian kiểm chứng.

Các nhà cung cấp dịch vụ mạng trên khắp thế giới hiện đang triển khai và bước đầu, một số quốc gia phát triển đã gần như phủ sóng LTE ở thị thành. 3GPP cũng đã chấp thuận gần 45 băng tần LTE.

Riêng ở Việt Nam, trước mắt, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ còn khá nhiều việc phải làm như triển khai hệ thống mạng mới, các thiết bị truyền dẫn… Tuy nhiên, tiến lên 4G LTE rõ ràng là một lộ trình hợp lý, phù hợp với xu thế công nghệ và nhu cầu người dùng.

Theo Nhật Vương/Tuổi Trẻ